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1、10申请公布号CN102018520A43申请公布日20110420CN102018520ACN102018520A21申请号201010600430922申请日20101222A61B5/1620060171申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号72发明人李秀妍沈军关大勇左超越王介东吴於人张志华74专利代理机构上海智信专利代理有限公司31002代理人吴林松54发明名称一种人体反应时间检测装置及方法57摘要一种人体反应时间检测装置及其方法。该装置包括外部刺激信号产生装置对受测者产生刺激，指示受测者测试开始，为计时开始时刻；终止信号触发装置表明受测者对外部刺激信号做出反应，为。
2、计时停止时刻；数据采集装置为终止信号触发装置的检测装置，用于将检测的数字信号连接到人体反应时间检测仪器；附属装置。该装置可以精确的测试人体对外部刺激信号的反应时间；使受测者容易地触发终止信号，而且具有快速的响应特性；对受测者进行了“抢跑”设置，可防止受测者提前接触到终止信号触发装置；并可设置外部刺激信号随机产生的区间和测试结束时间，从而使测试具有较大的灵活性和通用性。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图4页CN102018534A1/2页21一种人体反应时间检测装置，其特征在于包含以下结构外部刺激信号产生装置对受测者产生刺激，指示受测者测试。
3、开始，为计时开始时刻；终止信号触发装置表明受测者对外部刺激信号做出反应，为计时停止时刻；数据采集装置为终止信号触发装置的检测装置，用于将检测的数字信号连接到人体反应时间检测仪器；附属装置用于对测试的启动、复位、停止、测试信号源选择、测试次数选择和显示信息切换选择以及反应时间显示、“犯规”报警和检测结束指示。2根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的外部刺激信号产生装置包括喇叭和发光二极管。3根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述的刺激信号为声学刺激信号、光电刺激信号、触觉刺激信号或味觉刺激信号众多信号中的一种或者其中多种信号的组合。4根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的终止信号触发装。
4、置，采用开关量信号传感器。5根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的数据采集装置，为终止信号触发装置的检测装置，选用高速信号采集装置。6根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的数据采集装置为单片机，安装在人体反应时间检测仪器内部。7根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的数据采集装置选用安装在个人计算机上的高速数据采集卡、具有高速数据采集功能的NI的COMPACTIO或者PLC数据采集设备。8根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的附属装置，包括启动按钮、复位按钮、停止按钮、测试信号源选择按钮、测试次数选择按钮、显示信息切换按钮、反应时间显示装置、“犯规”报警装置和检测结束指示信号装置。
5、。9根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述的按钮采用机械开关按钮，通过该按钮完成对应的操作；反应时间显示装置用于显示测试结果和提示信息；“犯规”报警装置用于指示报警信号；检测结束指示信号用于指示测试结束。10一种根据权利要求1所述的装置进行人体反应时间检测的方法，其特征在于包括步骤1初始化检测装置按下复位按钮，对检测装置初始化，将参数初始化；关闭所有的外部刺激信号产生装置；确认没有触发终止信号触发装置；2设置参数设置启动时间范围T1，T2的参数数据T1和T2，检测终止时间T3，参数要求T3T2T10；通过测试信号源选择按钮，设置外部刺激信号产生装置的信号类型，为声学刺激信号、光电刺激信号、触。
6、觉刺激信号和味觉刺激信号等众多信号中的一种或者其中多种信号的组合；在区间T1，T2中产生随机数TS，TS为外部刺激信号产生时刻；通过测试次数选择按钮设置本次测试需要测试的次数；3启动检测设置在TS时刻启动外部刺激信号发生装置，产生外部刺激信号；设置在触发终止信号触发装置时数据采集装置中产生中断；在完成参数设置和初始化之后权利要求书CN102018520ACN102018534A2/2页3反应时间显示装置上提示受测者初始化完毕，可以开始测试；在按下启动按钮之后提示受测者开始人体反应时间测试；4受试者按下启动按钮后，开始对外部刺激信号做出反应，触发终止信号触发装置；若在外部刺激信号产生之前触发终止。
7、信号触发装置，则认为受试者“犯规”，“犯规”报警装置提示受测者“犯规”；若在外部刺激信号产生之后触发终止信号触发装置，则该时刻为受试者的触发时间；5停止检测，提示测试结束，若受测者没有“犯规”，则根据步骤4得到检测时间；若“犯规”，则提示本次测试无效，测试者“抢跑犯规”；6判断检测次数是否达到在步骤2中设置的次数，若没有达到，则返回步骤3继续检测，若达到则可以通过显示信息切换按钮显示每次测量的时间和是否“犯规”以及对本次测试数据进行数理统计处理以后的结果。权利要求书CN102018520ACN102018534A1/6页4一种人体反应时间检测装置及方法技术领域0001本发明属于检测技术领域，具。
8、体涉及一种快速检测人体反应时间的检测装置及其方法。背景技术0002人体反应时间检测方法是检测人体对外部刺激信号包括声学刺激信号、光电刺激信号、触觉刺激信号和味觉刺激信号等的反应时间的方法。通过检测人体对外部刺激信号的反应时间，可以得到受测者的反应灵敏性，从而对受测者的灵敏性做出判断。0003经过对现有技术的文献检索发现，专利2007101265387发明了一种反应速度测量尺，通过测量受测者抓取反应速度测试尺的位置，读取出受测者的反应时间，该测试方法测试简单，但是存在测试精度不高的缺点。由于在测试过程中，无法精确地得到受测者抓取测试尺的位置，所以很难做到测试时间的精确测量。专利200510032。
9、972X发明了一种人体综合反应时间测试装置及方法，该方法可以综合检测人体的双手和双脚的反应时间，同时采用计算机控制器，采用了独立的测试终端，可以存储和显示测试时间。但是该方法主要存在如下的缺点1没有做到“抢跑”设置和检测，即受测者有可能会在外部刺激信号产生之前触发开关，导致实际测试时间不准确；2无法改变外部刺激信号随机产生的时间区间，在实际测试中面对不同的受测者和不同的测试情况需要的外部刺激信号随机产生的时间区间会不一样。发明内容0004本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种可以精确有效的人体反应时间的检测装置及其方法。该检测方法主要包括以下关键点1合理有效地启动外部刺激信号和对反应时间。
10、初始计时时刻的精确有效地确定；2终止信号触发装置的选取和高速精确地采集终止信号触发装置的信号；3对测试结果合理地处理、分析和存储。0005本发明中所采用的技术方案是0006对于单次测量，本发明中所涉及的人体反应时间检测方法的控制策略包括如下的步骤00071001初始化检测装置，设置参数，启动检测。对检测装置初始化，将参数初始化；关闭所有的外部刺激信号产生装置；确认没有触发终止信号触发装置；设置启动时间范围T1，T2的参数数据T1和T2，检测终止时间T3，参数要求T3T2T10；设置外部刺激信号产生装置的信号类型，为声学刺激信号、光电刺激信号、触觉刺激信号和味觉刺激信号等众多信号中的一种或者其中。
11、多种信号的组合；在区间T1，T2中产生随机数TS，TS为外部刺激信号产生时刻。设置中断，在TS时刻启动外部刺激信号发生装置，产生外部刺激信号；设置在触发终止信号触发装置时数据采集装置中产生中断。在完成参数设置和初始化之后提示受测者初始化完毕，可以开始测试。在启动“开说明书CN102018520ACN102018534A2/6页5始”按钮之后提示受测者开始人体反应时间测试。00081002数据采集装置高速扫描连接终止信号触发装置的输入端口。00091003比较当前测试系统运行时间和外部刺激信号产生时刻TS的关系，若当前测试系统运行时间大于等于外部刺激信号产生时刻TS，则执行步骤1004；若当前测。
12、试系统运行时间小于外部刺激信号产生时刻TS，判断是否触发终止信号触发装置，若触发终止信号触发装置，则跳转到步骤1006；若没有触发终止信号触发装置，则跳转到步骤1002。00101004数据采集装置高速扫描连接终止信号触发装置的输入端口。00111005比较当前测试系统运行时间和T3的关系，若当前测试系统运行时间大于等于T3，则执行步骤1006；若当前测试系统运行时间小于T3，判断是否触发终止信号触发装置，若触发终止信号触发装置，则跳转到步骤1007；若没有触发终止信号触发装置，则跳转到步骤1004。00121006结束本次测试，显示检测错误，发出报警。00131007停止检测，得到检测时间，。
13、提示测试结束，存储和处理数据。0014对于多次测量，测试次数为NN1，N为正整数次，重复执行如上所示的测试步骤1001到测试步骤1007为N次，记录N次测量以后的数据，对N次数据进行数理统计处理，得到N次测量结果的均值和方差，方便对测试结果进行分析。0015本发明对受测者进行“犯规”处理。若外部刺激信号还未产生，而受测者已经触发终止信号触发装置，则认为受测者“犯规”，设定该次检测无效，同时发出报警信号，具体为比较当前测试系统运行时间和外部刺激信号产生时刻TS的关系，若当前测试系统运行时间小于外部刺激信号产生时刻TS，判断是否触发终止信号触发装置，若触发终止信号触发装置，则认为受测者“犯规”。通。
14、过对受测者进行“犯规”处理，可避免受测者在外部刺激信号产生之前触发终止信号触发装置，最终得到错误的测试结果。0016一种人体反应时间检测的装置，包括以下部分0017外部刺激信号产生装置对受测者产生刺激，指示受测者测试开始，为计时开始时刻；0018终止信号触发装置，表明受测者对外部刺激信号做出反应，为计时停止时刻；0019数据采集装置为终止信号触发装置的检测装置，用于将检测的数字信号连接到人体反应时间检测仪器；0020附属装置，用于对测试的启动、复位、停止、测试信号源选择、测试次数选择和显示信息切换选择以及反应时间显示、“犯规”报警和检测结束指示等。0021所述的外部刺激信号产生装置，包括喇叭和。
15、发光二极管，产生外部刺激信号；0022所述的刺激信号为声学刺激信号、光电刺激信号、触觉刺激信号和味觉刺激信号等众多信号中的一种或者其中多种信号的组合。0023所述的终止信号触发装置，采用开关量信号传感器。0024所述的数据采集装置，选用高速信号采集装置。若选用小型的数据采集设备如单片机，则安装在人体反应时间检测仪器内部；也可选用安装在个人计算机上的高速数据采集卡或者具有高速数据采集功能的NINATIONALINSTRUMENTS，美国国家仪器有限公司的COMPACTIO或者PLCPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER，可编程控制器等数据采说明书CN102018520ACN102。
16、018534A3/6页6集设备，将检测的数字信号连接到人体反应时间检测仪器。0025所述的附属装置，包括启动按钮、复位按钮、停止按钮、测试信号源声音信号、光信号或者它们的信号的组合选择按钮、测试次数选择按钮和显示信息切换按钮、反应时间显示装置、“犯规”报警装置和检测结束指示信号等附属装置；所述的按钮采用机械开关按钮，通过该按钮完成对应的操作；反应时间显示装置用于显示测试结果和提示信息；“犯规”报警装置用于指示报警信号；检测结束指示信号用于指示测试结束。0026一种利用上述装置进行人体反应时间检测的方法，包括如下的步骤0027步骤1初始化检测装置按下复位按钮，对检测装置初始化，将参数初始化；关闭。
17、所有的外部刺激信号产生装置；确认没有触发终止信号触发装置；0028步骤2；设置参数设置启动时间范围T1，T2的参数数据T1和T2，检测终止时间T3，参数要求T3T2T10；通过测试信号源选择按钮，设置外部刺激信号产生装置的信号类型，为声学刺激信号、光电刺激信号、触觉刺激信号和味觉刺激信号等众多信号中的一种或者其中多种信号的组合；在区间T1，T2中产生随机数TS，TS为外部刺激信号产生时刻。通过测试次数选择按钮设置本次测试需要测试的次数；0029步骤3；启动检测设置在TS时刻启动外部刺激信号发生装置，产生外部刺激信号；设置在触发终止信号触发装置时数据采集装置中产生中断。在完成参数设置和初始化之后。
18、反应时间显示装置上提示受测者初始化完毕，可以开始测试。在按下启动按钮之后提示受测者开始人体反应时间测试；0030步骤4受试者按下启动按钮后，开始对外部刺激信号做出反应，触发终止信号触发装置。若在外部刺激信号产生之前触发终止信号触发装置，则认为受试者“犯规”，“犯规”报警装置提示受测者“犯规”；若在外部刺激信号产生之后触发终止信号触发装置，则该时刻为受试者的触发时间；0031步骤5停止检测，提示测试结束，若受测者没有“犯规”，则根据步骤4得到检测时间；若“犯规”，则提示本次测试无效，测试者“抢跑犯规”；0032步骤6判断检测次数是否达到在步骤2中设置的次数，若没有达到，则返回步骤3继续检测，若达。
19、到则可以通过显示信息切换按钮显示每次测量的时间和是否“犯规”以及对本次测试数据进行数理统计处理以后的结果。0033本发明具有如下的有益效果00341本发明可以设置外部刺激信号的启动时间范围T1，T2，检测终止时间T3T3T2T10，譬如设置范围为10S，60S，检测终止时间300S，在开始测试之后，检测装置在10S到60S内随机地启动外部刺激信号，当检测时间超过300S时，停止检测，这样可以避免以下的问题0035A通过对外部刺激信号的延时，使受测者在得到测试开始信号之后有一定的时间缓冲。0036B由于不同的受测者和不同的测试情况需要的外部刺激信号的随机产生的时间区间不一样，通过对测试区间的设置。
20、，使测试具有更大的灵活性。0037C通过在外部刺激信号的启动时间范围T1，T2内随机产生信号，可以使信号的产生具有随机性，避免受测者经过多次测试之后，对测试装置逐渐熟悉，使测试精度说明书CN102018520ACN102018534A4/6页7降低。0038D由于人体的反应时间是有范围的，通过对检测终止时间T3的设置，当超过检测终止时间T3时，自动停止测试，发出报警信号，这样可以在受测者没有在检测时间内对测试做出反应时停止测试。00392本发明对受测者进行“犯规”处理。若外部刺激信号还未产生，而受测者已经触发终止信号触发装置，则认为受测者“犯规”，设定该次检测无效，同时发出报警信号。通过对受测。
21、者进行“犯规”处理，可避免受测者在外部刺激信号产生之前触发终止信号触发装置，使测试结果有误。00403本发明对终止信号触发装置采用开关量信号传感器，选用这类传感器可以避免出现受测者在拨动机械开关时的响应时间延迟的现象，同时对机械开关的触发需要受测者对机械开关施加一定的力，对于力气不同的受测者，在触发机械开关时会出现不同的延时，无法精确地记录操作者的触发时间，导致测试数据错误。本发明对终止信号的采集采用高速信号采集装置。可选用高速数据采集卡，也可选用具有高速数据采集功能的NINATIONALINSTRUMENTS，美国国家仪器有限公司的COMPACTIO、单片机或者PLCPROGRAMMABLE。
22、LOGICCONTROLLER，可编程控制器等数据采集设备，通过这些高速信号采集装置可以精确地采集终止信号触发装置的输出信号。附图说明0041图1为本发明中所涉及的人体反应时间检测方法采用的控制策略流程图；0042图2为本发明采用的控制系统结构框图；0043图3是人体反应时间检测装置立体图；0044图4是人体反应时间检测装置爆炸立体图；0045图5是人体反应时间检测装置；0046图6是人体反应时间检测装置电路接线图。具体实施方式0047下列实施例可以用来进一步说明本发明，但不意味着限制本发明。0048如图1所示，以单次测量为例，本发明中所涉及的人体反应时间检测方法的控制策略包括如下的步骤004。
23、9本发明提供了一种人体反应时间检测装置，其包括外部刺激信号产生装置2001；终止信号触发装置2002；数据采集装置2003；附属装置2004。如图2所示，为本发明采用的控制系统结构框图。0050外部刺激信号产生装置2001，包括喇叭5003和发光二极管LED5004、LED5005和LED5006，可以产生的信号包括声学刺激信号、光电刺激信号、触觉刺激信号和味觉刺激信号等众多信号中的一种或者其中多种信号的组合，产生外部刺激信号，对受测者产生刺激，指示受测者测试开始，为计时开始时刻。0051终止信号触发装置2002，采用开关量信号传感器光电门传感器3005，受测者通过对终止信号装置2002的触发。
24、，表明受测者对外部刺激信号做出反应，为计时停止时刻。说明书CN102018520ACN102018534A5/6页80052数据采集装置2003，为终止信号触发装置2002的检测装置，选用高速信号采集装置。可选用安装在个人计算机上的高速数据采集卡，也可选用具有高速数据采集功能的NINATIONALINSTRUMENTS，美国国家仪器有限公司的COMPACTI0、单片机或者PLCPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER，可编程控制器等数据采集设备。0053所述的附属装置2004，包括启动按钮5008、复位按钮5009、停止按钮5010、测试信号源声音信号、光信号或者它们的信号的组合。
25、选择按钮5011、测试次数选择按钮5012和显示信息切换按钮5013、反应时间显示装置5001、“犯规”报警装置喇叭5002和检测结束指示信号LED5007等附属装置。所述的按钮采用机械开关按钮，通过该按钮完成对应的操作；反应时间显示装置用于显示测试结果和提示信息；“犯规”报警装置用于指示报警信号；检测结束指示信号用于指示测试结束。0054如图3所示，为人体反应时间检测装置立体图，3001为人体反应时间检测装置的底部支架，3002为信号触发装置，可以在底部支架3001的半圆形导轨上滑动，3003为顶盖，通过4个螺丝和底部支架3001连接，3004为人体反应时间检测仪器，3005为光电门传感器。。
26、在测试时，测试者一只手手握底部支架3001上的手柄，在得到人体反应时间检测仪器3004上开始测量的刺激信号之后，另一支手移动信号触发装置3002，触发光电门传感器3005，通过人体反应时间检测仪器3004检测，得到人体反应时间。如图4所示，为人体反应时间检测装置爆炸立体图。0055如图5所示，为人体反应时间检测仪器，5001为反应时间显示装置，显示检测结果和提示信息，5002和5003为喇叭，产生不同的声音信号，5004、5005、5006和5007为不同颜色的LED，产生不同的光信号。5008、5009、5010、5011、5012和5013为按钮，分别控制测试的启动、复位、停止、测试信号源。
27、声音信号、光信号或者它们的信号的组合的选择、测试次数的选择和显示信息切换。0056如图6所示，为人体反应时间检测仪器电路接线图。接线端1、3、5和7连接不同颜色的LED5004、LED5005、LED5006和LED5007，产生不同的光信号。接线端2、4、6、8、10和12连接按钮5008、按钮5009、按钮5010、按钮5011、按钮5012和按钮5013，分别控制测试的启动、复位、停止、测试信号源声音信号、光信号或者它们的信号的组合选择、测试次数的选择和显示信息切换。接线端14和16连接喇叭5002和喇叭5003，产生不同声音信号。接线端9连接由传感器数字输出端所产生的数字信号。0057。
28、一种人体反应时间检测方法，包含步骤00581初始化检测装置按下复位按钮5009，对检测装置初始化，将参数初始化；关闭所有的外部刺激信号产生装置；确认没有触发终止信号触发装置2002。00592；设置参数设置启动时间范围T1，T2的参数数据T1和T2，检测终止时间T3，参数要求T3T2T10，在本实施例中设置范围为T1为2S，T2为60S，T3为300S；通过测试信号源选择按钮5011，设置外部刺激信号产生装置2001的信号类型，为声学刺激信号、光电刺激信号、触觉刺激信号和味觉刺激信号等众多信号中的一种或者其中多种信号的组合，在实施例中采用声学刺激信号；在区间T1，T2中产生随机数TS，TS为外。
29、部刺激信号产生时刻。通过测试次数选择按钮设置本次测试需要测试的次数。00603；启动检测设置在TS时刻启动外部刺激信号产生装置2001，产生外部刺说明书CN102018520ACN102018534A6/6页9激信号；设置在触发终止信号触发装置2002时数据采集装置中产生中断。在完成参数设置和初始化之后反应时间显示装置5001上提示受测者初始化完毕，可以开始测试；再按下启动按钮5008之后提示受测者开始人体反应时间测试。00614受试者按下启动按钮5008后，开始对外部刺激信号做出反应，触发终止信号触发装置2002。若在外部刺激信号产生之前触发终止信号触发装置2002，则认为受试者“犯规”，“。
30、犯规”报警装置喇叭5002提示受测者“犯规”；若在外部刺激信号产生之后触发终止信号触发装置2002，则该时刻为受试者的触发时间。本实例中假定测试者是在外部刺激信号产生之后触发终止信号触发装置2002，认为测试没有违规。00625停止检测，提示测试结束，若受测者没有“犯规”，则根据步骤4得到检测时间；若“犯规”，则提示本次测试无效，测试者“抢跑犯规”。本实例中假定测试者是在外部刺激信号产生之后触发终止信号触发装置2002，认为测试没有违规，测试有效，得到受测者的反应时间。00636判断检测次数是否达到在步骤2中设置的次数，若没有达到，则返回步骤3继续检测，若达到则可以通过显示信息切换按钮显示每次。
31、测量的时间和对本次测试数据进行数理统计处理以后的结果。本实例为测试第一次的具体操作过程，接下来按照设定的测试次数继续测试下去。0064上述的对具体实施方式的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。说明书CN102018520ACN102018534A1/4页10图1说明书附图CN102018520ACN102018534A2/4页11图2图3说明书附图CN102018520ACN102018534A3/4页12图4说明书附图CN102018520ACN102018534A4/4页13图5图6说明书附图CN102018520A。